网络虚拟化与网络功能虚拟化技术的应用研究

网络虚拟化与网络功能虚拟化技术的应用研究

摘要：随着社会的发展，网络技术越来越频繁地出现在人们的生活中，并且为

社会生活带来了很多的便利。在这背景下，网络虚拟化和网络功能虚拟化技术也

得到了巨大的发展。本文主要是在分析网络虚拟化及网络功能虚拟化相关概念的

基础上，探讨其在现实生活中的具体应用。

关键词：网络虚拟化；网络功能虚拟化技术；SDN；

1前言

随着当前通信网络不断往开放、融合与共存的方向的发展，网络虚拟化与网络功能虚拟

化技术也得到了不断发展，其水平不断提高。网络虚拟化的相关概念在很早之前就已经提出了，但是对其定义学界仍然存在着很多争议。当前学界普遍认同的网络虚拟化主要是指一种

对物理网络和包括端口及路由器在内的组件的进行抽象处理，然后从当中抽出用户使用的网

络业务的流量的一种手段与方式。网络虚拟化的技术可以将多种物理网络通过抽象的手段将

其变为一个虚拟网络或者是分割成几个相对独立的逻辑性质的网络。这种虚拟化技术有效打

破了逻辑的业务层与设备层之间的固定绑定的关系，从而有利于管理人员从需求方面出发对

整个网络的配置实现有效调整。而所谓的网络功能虚拟化，则主要是指将硬件与软件分离开

来的一种架构，它主要借助IT类的虚拟化的相关技术和较大容量的服务器的优势，来有效实

现软件的加载，从而实现在软件的各个位置和节点上进行灵活的配置。将网络虚拟化及网络

功能虚拟化技术应用于通信等行业，不仅能够有利于运行效率的提高，而且能够大大促进该

行业的快速发展，为社会生产于生活提供更为优质的服务。

2网络虚拟化与网络功能虚拟化技术的热点分析

近些年来，IT领域，虚拟化、云技术、大数据、SDN（软件定义网络）等技术迅速发展，网络虚拟化与网络功能虚拟化技术也发生了较大的变化，借助网络功能虚拟化（NFV）技术

分离数据和控制平面，通过部署标准网络硬件平台，使得移动网络设备中的软件可以按需安装、修改、卸载，实现业务扩展。这种技术以其独有的优势逐渐成为了当前网络技术发展过

程中的一种主要潮流与趋势。

2.1叠加组网技术

叠加组网技术主要指的是为了符合客户的需要，在网络的架构上叠加多种不同性质的网

络设备的一种虚拟化技术。它的主要框架主要是指在坚持基础网络不被大幅度修改的前提下，将其应用于网络承载方面，从而实现与其他的网络业务相分离的目的。现阶段，叠加组网技

术的核心主要包括虚拟可扩展的局域网、借助路由封装实现的网络虚拟化技术等。其中，虚

拟可扩展的局域网是当前网络虚拟化技术中最重要的技术。它主要是通过在三层网络的基础

上借助MAC-in-UDP等软件和设备叠加和封装一个二层的网络来搭建一个虚拟网络的平台。

这种封装装置可以使二层网络与该系统中的任何一个端点进行联络和通信，这就在很大程度

上解决和避免了交换机在实际使用中出现的关于MAC的地址表的容量受到限制的问题。有一种网络虚拟化的实现不是靠在原有网络基础上叠加封装别的网络来实现的，而是借助

RFC2890与RFC2784所适用与定义的路由封装的隧道协议的相关规定与要求来搭建一个较为

独立的二层性质的虚拟网络平台。这就是前面所说的路由封装实现的网络虚拟化技术。在它

的搭建过程中涉及的地址的学习则主要是通过平面控制来实现的，但是在当前实际使用过程中，对其地址学习并不存在一套详细具体的方案。与之前所说的虚拟可拓展的局域网技术相比，这种封装技术存在着较多的缺陷。比如它不能在GRE键值的基础上有效地实现均衡负载，而且由于通过这种技术建立起来的虚拟网络是端点到端点的隧道，这样随着终端点数量的平

方上升的隧道数量就容易导致维护的开销过大，不利于网络建设事业的长期发展。

2.2虚拟化资源调度的相关技术

虚拟化网络资源的调度是网络搭建过程中必不可少的重要环节，其技术水平的高低将在

很大程度上直接影响整个系统的正常运行。该资源的调度技术是通过NFV理念等因素来实现

对业务和流量的智能调度与调节，其相关技术主要包括业务链与虚拟化流量调度。所谓业务链，就是指防火墙、网关和负载均衡器等存在于网络系统中的设备与要素所组成的业务功能

点对流量进行处理的整体过程。它主要是解决如何借助控制服务器来实现对流量的编程控制，同时将流量合理安排到有需求的业务点中，从而实现与用户的无缝对接的问题。在当前时代

背景中，业务链的发展受到普遍关注。而虚拟化流量调度则主要是通过对集中式的路由进行

计算和流量调度，从而使得各端点的流量均衡，并且促进对网络结构的不断优化的目标的实现。这类调度技术一般应用于骨干网，主要包括对路由集抽象的定义、路由决策的主要实现

方式、保护路径的计算等方面。在当前时代背景下，虚拟化流量调度技术主要是朝着与新技

术相结合的方向上发展。

2.3虚拟集群的相关技术

所谓虚拟集群，主要是指借助虚拟化的相关技术将网络系统中的网元及其系统中的其他

组件进行重新逻辑组合和排列，从而使得该网络系统能够满足各种类型的运营管理的需求，

促进其更好地发展。从当前研究和应用实际来看，这类技术主要包括同构的虚拟集群技术和

异构的虚拟集群技术两种。同构的虚拟集群技术是在平面扩展得到有效控制的基础上，把几

台类型相同的设备借助虚拟技术变成单台的逻辑设备，然后再借助该网络系统中的资源控制

器这一设备的功能来使这几台设备的资源实现灵活调度与共享。这一技术也较多地用在骨干

网的相关问题解决方面，特别是在解决单机节点的吞吐与转发能力不足的问题上，具有极为

明显的积极作用。此外，其在核心网的MME的池化问题的解决方面也有较为广泛的应用。

而异构的虚拟集群技术则主要是利用分布式的相关技术来实现各种类型的设备间资源的整合

与共享。当前社会对其研究较多的是接入控制设备和交换机、接入控制设备和家庭网关等虚

拟集群。

3网络虚拟化及网络功能虚拟化技术的应用

在当前日益激烈的市场竞争和日益升高的建维成本等因素的影响下，很明显，传统的网

络架构已无法应对，基于云计算技术可以有效定义未来的网络架构，SDN和NFV技术的组合，可以更方便、更迅速地改变网络状态，同时提供大量的应用程序，而在传统的网络架构下这

基本是不可能的。从整体上来看，当前网络功能虚拟技术主要应用于数据中心网络、演进分

组的核心网的网元以及家庭网的虚拟化等方面。其中，将网络虚拟化技术应用于数据中心网

络的建设中，能够有利于全方位地屏蔽底层的物理网络设备，从而使得该物理网络的资源实

现共享和灵活调度。在具体的应用过程中，数据中心网络的虚拟化不需要过分依赖于底层的

网络设备，就能够有效地实现满足多种用户需求的网络自动配置。但是，在引入虚拟化技术

之后，会使得整个系统的结构变得更为复杂，物理网络不能够及时准确地感知到逻辑网络的

信息，同时对逻辑网络的控制也会在很大程度上影响整个网络性能的实现与提高。而网络虚

拟技术在家庭网络中的具体应用则主要是表现在通过机顶盒和网关等设备的控制功能将系统

中故障分离出来，经过虚拟平台的处理之后将其转移到控制器或者云端上面。家庭网络虚拟

化技术的应用，可以在一定程度上使得用户的设备得到简化，有效提高业务的管理水平。

参考文献

[1]赵慧玲. 网络虚拟化及网络功能虚拟化技术探讨[J].中兴通讯技术.2014，（6）：8.

[2]蒋林涛. 网络功能虚拟化技术的研究[J].电信技术.2015，（7）：10.